BlackBirdSR
2007-12-30, 14:47:37
Ein nicht ernst gemeinter Artikel, der eigentlich zur Adventszeit erscheinen sollte. Aufgrund von Problemen konnte/kann er bis zur Fertigstellung des CMS nicht auf www.3dcenter.org erscheinen.
Leider ohne Bilder, da sich aus Zeitmangel keine Möglichkeit dazu ergab. Ich lasse die Beschreibungen der Bilder, vielleicht hat jemand lust diese oder gar weitere zu erstellen? :tongue: dann bitte an blackbirdsr@3dcenter.org - Danke!
3DCenter: 1. Scientific Winter
Snow and its influence on High-Performance Semiconductor-Devices
Alle Jahre wieder kommt der Schnee. So scheint es zumindest. Und irgendwann fragen sich sowohl Performance-Enthusiasten als auch der gewöhnliche 3DCenter-Abhängige, welche Gefahr von diesem Medium ausgeht.
Um es vorweg zu nehmen: - Durch modernste technologische und soziale Schutzmechanismen ist die Wahrscheinlichkeit eines Schneeschadens inzwischen äußerst gering. Trotzdem spielt auch hier der Faktor Mensch und das kleine Restrisiko ein, und da sollte man schon wissen was Sache ist. Wir ergründen also im Folgenden welchen Schaden Schnee an modernen, hochintegrierten Halbleitersystemen anrichten kann.
Zuerst jedoch eine kurze Definition von Schnee für all jene, die in den tristen Wintermonaten ihren PC lieber nicht verlassen und Schnee daher noch nie aus der Nähe gesehen haben. Laut Wikipedia entsteht Schnee wenn feinste Tröpfchen unterkühlten Wassers an Kristallisationskeimen anlagern und dort gefrieren. Die Flüssigkeit besteht dabei immer aus Wasser, die Keime sind in der Regel Staubteilchen in der Luft. Mit diesen beiden Bestandteilen haben wir bereits zwei der größten Feinde eines Halbleiters ergründet. Es ist nur logisch, dass diese in Kombination verheerende Schäden anrichten können.
Wenn Schnee passiert, sieht das in der Regel so aus:
(BILD mit Schneekirstiallen und Schneelandschaft)
Jedem der sich noch nie näher an Schnee herangetraut hat, seien die Vergrößerungen von Schneeflocken und Eiskristallen auf Wikipedia http://de.wikipedia.org/wiki/Schnee empfohlen. Schnee darf dabei nicht mit Eis verwechselt werden. Wie Allgemein bekannt, ist Eis ein rein positives Element im Halbleitersegment. Alle Taktrekorde wurden mit unterschiedlichen Typen von Eis erzielt.
Was passiert nun wenn Schnee auf einen Halbleiter trifft? In der Regel kann dies nicht der Fall sein. Wie bereits erwähnt hat die Menschheit dazu schützende Dächer und PC-Gehäuse erfunden. Es liegt natürlich in der Verantwortung eines Nutzers diese Schutzmechanismen auch zu nutzen. Im Namen der Wissenschaft soll daher angenommen werden, dass sowohl Dächer als auch PC-Gehäuse vergessen wurden. Für diesen Fall entwickelten die Hersteller von Halbleiterchips mehrere Backupmechanismen. Dass einige davon mehr schlecht als recht funktionieren sehen wir an den nächsten Beispielen:
(LÜFTER versucht Schnee zu verwehen)
Besonders wichtige Halbleiterchips besitzen als erstes Abwehrbollwerk einen schnell drehenden Lüfter. Dieser sollte ursprünglich den ankommenden Schnee durch einen entgegengesetzten Luftstrom ablenken. Anscheinend haben das aber einige Hersteller nicht ganz verstanden, oder liebäugeln mit der kühlenden Wirkung von Schneeflocken. Der Luftstrom wirkt daher oft verantwortungslos in Schnei-Richtung. Dass diese kühlende Wirkung aufgrund der Wärme eines Computerchips aber nicht lange hält, und zu einer noch weit gefährlicheren Gefahr führt, scheint man nicht bedacht zu haben.
Kommt Schnee mit Wärme in Kontakt verschwindet dieser glücklicherweise schnell wieder. Ohne diesen Effekt wären es große Teile des Planeten mit Schnee bedeckt und moderne Computer wären aufgrund der entstehenden Gefahren gar nicht erst denkbar. Als unangenehmer Nebeneffekt entsteht bei dessen Verschwinden allerdings Wasser. Dieses leitet bekanntlich den elektrischen Strom und greift daher gezielt ungeschützte Teile des Verbunds um den Halbleiterchip an.
(Elektronen mit roter Nikolausmütze nehmen im Stromkreis Kurzschluss über Wasserbrücke.)
Wie in der Abbildung verdeutlicht, erlaubt Wasser oder Schnee den Trägern des negativen aber roten Weihnachtshuts eine Abkürzung zu nehmen. Man spricht von einem Winterkurzschlussverkauf bei dem alle Weihnachtshutträger eine Abkürzung nehmen können. Die anstürmende Masse ist dann einfach zu viel und der ganze Laden macht sprichwörtlich dicht.
Die Hersteller ahnten voraus, dass so mancher seinen Lüfter daher vorsorglich aus dem PC entfernt. Zum Schutz des Chips vor dem aggressiven Schnee wurde daher der sogenannte IHS entwickelt. Eine Schutzkappe über dem Chip die ankommenden Schnee abhalten soll.
(Prozessor mit Schnee überhäuft)
Wie auf dem Bild zu sehen ist, funktioniert das zu Beginn vielleicht. Was die Hersteller jedoch nicht bedacht haben, der Schnee schmilzt natürlich auch hier unter Wasserbildung und erzeugt erneut einen Winterkurzschlussverkauf bei umliegenden Komponenten. Während der Halbleiterchip selbst vor eindringendem Schnee geschützt ist, sorgen Sekundäreffekte für schlimme Ausfälle.
Aber nicht nur bei den Nutzern ist Schnee eine gefürchtete Naturkatastrophe. Bereits in der Fertigung können extreme Produktionsschäden eintreten, wenn Schnee in die Reinsträume gelangt. Vergisst tatsächlich jemand die Dachfenster zu schließen können Schneeflocken eindringen, und sind dort der Luftströmung ausgesetzt. Diese verläuft bekanntlich von unten nach oben, um Staubpartikel und sonstige Geheimwaffen der Natur abzuhalten. Die gemittelten 20°C im Reinraum sind jedoch zu viel für jede Schneeflocke. Sie schmilzt und der Kristallkeim aus Staub tropft zusammen mit dem Wasser auf die Siliziumwafer. Die Luftströmung ist einfach nicht stark genug um dies zu verhindern. Versuche mit weitaus höheren Strömungszahlen lösen zwar dieses Problem, verringern allerdings die Produktivität der Mitarbeiter, die ständig ihren Weihnachtsmützen hinterherlaufen müssen. (BILD mit Reinraum und Leuten mit roten Mützen)
Das Wasser aus Eiskristallen auf den Siliziumwafern ist an sich nicht schlimm. Es kann abgewaschen werden und enthält in der Regel keine chemisch bedenklichen Substanzen. Problematisch sind jedoch die Staubpartikel aus jeder Flocke. In diesem Stadium ist der Halbleiterchip meist noch nicht gegen Staub geschützt. Die meist punktgroßen Staubkörner können so in den Chip eindringen und die Transistorkanäle verstopfen. Dieser Mechanismus erklärt die berühmten Punktdefekte bei der Produktion auf Wafern, welche sich daher besonders im Winter nicht vermeiden lassen.
Was kann man also tun? Für Halbleiterhersteller scheint klar: - Jeder Mitarbeiter muss speziell unterrichtet werden, Dachfenster nach dem Durchlüften schnellstmöglich zu schließen. Was aber bleibt uns PC-Usern übrig? Eine generelle Empfehlung kann nur lauten: Bei Schnee alle Fenster geschlossen halten, den PC niemals ins freie lassen und unter keinen Umständen nach dem Spielen mit Schnee den PC berühren.
Richtig… während Schnee für Halbleiter den sicheren Tod bedeutet, ist er für Menschen bei Hautkontakt fast völlig unbedenklich. Tatsächlich gibt es unzählige Möglichkeiten mit seiner Hilfe Modding-Maßnahmen durchzuführen. In Kugelform eignet er sich z.B. prima zur lustigen Dekoration von Freunden oder in größerem Maßstab zur modernen Kunst.
Also probiert es aus! Habt Spaß mit Schnee! Aber bitte niemals vergessen: Es ist Schnee von Gestern der eure Halbleiter tötet!!!
Leider ohne Bilder, da sich aus Zeitmangel keine Möglichkeit dazu ergab. Ich lasse die Beschreibungen der Bilder, vielleicht hat jemand lust diese oder gar weitere zu erstellen? :tongue: dann bitte an blackbirdsr@3dcenter.org - Danke!
3DCenter: 1. Scientific Winter
Snow and its influence on High-Performance Semiconductor-Devices
Alle Jahre wieder kommt der Schnee. So scheint es zumindest. Und irgendwann fragen sich sowohl Performance-Enthusiasten als auch der gewöhnliche 3DCenter-Abhängige, welche Gefahr von diesem Medium ausgeht.
Um es vorweg zu nehmen: - Durch modernste technologische und soziale Schutzmechanismen ist die Wahrscheinlichkeit eines Schneeschadens inzwischen äußerst gering. Trotzdem spielt auch hier der Faktor Mensch und das kleine Restrisiko ein, und da sollte man schon wissen was Sache ist. Wir ergründen also im Folgenden welchen Schaden Schnee an modernen, hochintegrierten Halbleitersystemen anrichten kann.
Zuerst jedoch eine kurze Definition von Schnee für all jene, die in den tristen Wintermonaten ihren PC lieber nicht verlassen und Schnee daher noch nie aus der Nähe gesehen haben. Laut Wikipedia entsteht Schnee wenn feinste Tröpfchen unterkühlten Wassers an Kristallisationskeimen anlagern und dort gefrieren. Die Flüssigkeit besteht dabei immer aus Wasser, die Keime sind in der Regel Staubteilchen in der Luft. Mit diesen beiden Bestandteilen haben wir bereits zwei der größten Feinde eines Halbleiters ergründet. Es ist nur logisch, dass diese in Kombination verheerende Schäden anrichten können.
Wenn Schnee passiert, sieht das in der Regel so aus:
(BILD mit Schneekirstiallen und Schneelandschaft)
Jedem der sich noch nie näher an Schnee herangetraut hat, seien die Vergrößerungen von Schneeflocken und Eiskristallen auf Wikipedia http://de.wikipedia.org/wiki/Schnee empfohlen. Schnee darf dabei nicht mit Eis verwechselt werden. Wie Allgemein bekannt, ist Eis ein rein positives Element im Halbleitersegment. Alle Taktrekorde wurden mit unterschiedlichen Typen von Eis erzielt.
Was passiert nun wenn Schnee auf einen Halbleiter trifft? In der Regel kann dies nicht der Fall sein. Wie bereits erwähnt hat die Menschheit dazu schützende Dächer und PC-Gehäuse erfunden. Es liegt natürlich in der Verantwortung eines Nutzers diese Schutzmechanismen auch zu nutzen. Im Namen der Wissenschaft soll daher angenommen werden, dass sowohl Dächer als auch PC-Gehäuse vergessen wurden. Für diesen Fall entwickelten die Hersteller von Halbleiterchips mehrere Backupmechanismen. Dass einige davon mehr schlecht als recht funktionieren sehen wir an den nächsten Beispielen:
(LÜFTER versucht Schnee zu verwehen)
Besonders wichtige Halbleiterchips besitzen als erstes Abwehrbollwerk einen schnell drehenden Lüfter. Dieser sollte ursprünglich den ankommenden Schnee durch einen entgegengesetzten Luftstrom ablenken. Anscheinend haben das aber einige Hersteller nicht ganz verstanden, oder liebäugeln mit der kühlenden Wirkung von Schneeflocken. Der Luftstrom wirkt daher oft verantwortungslos in Schnei-Richtung. Dass diese kühlende Wirkung aufgrund der Wärme eines Computerchips aber nicht lange hält, und zu einer noch weit gefährlicheren Gefahr führt, scheint man nicht bedacht zu haben.
Kommt Schnee mit Wärme in Kontakt verschwindet dieser glücklicherweise schnell wieder. Ohne diesen Effekt wären es große Teile des Planeten mit Schnee bedeckt und moderne Computer wären aufgrund der entstehenden Gefahren gar nicht erst denkbar. Als unangenehmer Nebeneffekt entsteht bei dessen Verschwinden allerdings Wasser. Dieses leitet bekanntlich den elektrischen Strom und greift daher gezielt ungeschützte Teile des Verbunds um den Halbleiterchip an.
(Elektronen mit roter Nikolausmütze nehmen im Stromkreis Kurzschluss über Wasserbrücke.)
Wie in der Abbildung verdeutlicht, erlaubt Wasser oder Schnee den Trägern des negativen aber roten Weihnachtshuts eine Abkürzung zu nehmen. Man spricht von einem Winterkurzschlussverkauf bei dem alle Weihnachtshutträger eine Abkürzung nehmen können. Die anstürmende Masse ist dann einfach zu viel und der ganze Laden macht sprichwörtlich dicht.
Die Hersteller ahnten voraus, dass so mancher seinen Lüfter daher vorsorglich aus dem PC entfernt. Zum Schutz des Chips vor dem aggressiven Schnee wurde daher der sogenannte IHS entwickelt. Eine Schutzkappe über dem Chip die ankommenden Schnee abhalten soll.
(Prozessor mit Schnee überhäuft)
Wie auf dem Bild zu sehen ist, funktioniert das zu Beginn vielleicht. Was die Hersteller jedoch nicht bedacht haben, der Schnee schmilzt natürlich auch hier unter Wasserbildung und erzeugt erneut einen Winterkurzschlussverkauf bei umliegenden Komponenten. Während der Halbleiterchip selbst vor eindringendem Schnee geschützt ist, sorgen Sekundäreffekte für schlimme Ausfälle.
Aber nicht nur bei den Nutzern ist Schnee eine gefürchtete Naturkatastrophe. Bereits in der Fertigung können extreme Produktionsschäden eintreten, wenn Schnee in die Reinsträume gelangt. Vergisst tatsächlich jemand die Dachfenster zu schließen können Schneeflocken eindringen, und sind dort der Luftströmung ausgesetzt. Diese verläuft bekanntlich von unten nach oben, um Staubpartikel und sonstige Geheimwaffen der Natur abzuhalten. Die gemittelten 20°C im Reinraum sind jedoch zu viel für jede Schneeflocke. Sie schmilzt und der Kristallkeim aus Staub tropft zusammen mit dem Wasser auf die Siliziumwafer. Die Luftströmung ist einfach nicht stark genug um dies zu verhindern. Versuche mit weitaus höheren Strömungszahlen lösen zwar dieses Problem, verringern allerdings die Produktivität der Mitarbeiter, die ständig ihren Weihnachtsmützen hinterherlaufen müssen. (BILD mit Reinraum und Leuten mit roten Mützen)
Das Wasser aus Eiskristallen auf den Siliziumwafern ist an sich nicht schlimm. Es kann abgewaschen werden und enthält in der Regel keine chemisch bedenklichen Substanzen. Problematisch sind jedoch die Staubpartikel aus jeder Flocke. In diesem Stadium ist der Halbleiterchip meist noch nicht gegen Staub geschützt. Die meist punktgroßen Staubkörner können so in den Chip eindringen und die Transistorkanäle verstopfen. Dieser Mechanismus erklärt die berühmten Punktdefekte bei der Produktion auf Wafern, welche sich daher besonders im Winter nicht vermeiden lassen.
Was kann man also tun? Für Halbleiterhersteller scheint klar: - Jeder Mitarbeiter muss speziell unterrichtet werden, Dachfenster nach dem Durchlüften schnellstmöglich zu schließen. Was aber bleibt uns PC-Usern übrig? Eine generelle Empfehlung kann nur lauten: Bei Schnee alle Fenster geschlossen halten, den PC niemals ins freie lassen und unter keinen Umständen nach dem Spielen mit Schnee den PC berühren.
Richtig… während Schnee für Halbleiter den sicheren Tod bedeutet, ist er für Menschen bei Hautkontakt fast völlig unbedenklich. Tatsächlich gibt es unzählige Möglichkeiten mit seiner Hilfe Modding-Maßnahmen durchzuführen. In Kugelform eignet er sich z.B. prima zur lustigen Dekoration von Freunden oder in größerem Maßstab zur modernen Kunst.
Also probiert es aus! Habt Spaß mit Schnee! Aber bitte niemals vergessen: Es ist Schnee von Gestern der eure Halbleiter tötet!!!